Состав нефти

ЛЕКЦИЯ №4
Характеристика нефти и
природного газа
Преподаватель
Левашова Альбина Ивановна, к.т.н.
Францина Евгения Владимировна,
ассистент кафедры ХТТ
СОСТАВ ПРИРОДНОГО ГАЗА
Принято различать:
Газовые
месторождения
попутные нефтяные газы (выделяют при добыче нефти)
«сухие» (на 98% состоят из СН 4)
«жирные» (кроме СН4 содержат до 50% С2С4)
растворенные газы (выделяют из нефти при определенных
условиях)
Газоконденсатные месторождения – нефть, растворенная в сжатом
газе; содержит легкие у/в
Кроме СН4 в газах содержатся CO2 (0,17%), N2 (0,4 30%), H2S
(315%), O2 (в виде примесей), инертные газы (Ar, Kr, Xe, Ne)
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИРОДНОГО ГАЗА
Теплота сгорания «сухих» газов – 35 МДж/м3, «жирных» газов
– от 42 до 60 МДж/м3.
Из «жирных» газов получают газовый бензин
(сжиженная под давлением р=0,4-0,6 МПа пропанбутановая фракция).
«Сухой» газ используется для сжигания в промышленности и
является химически ценным сырьем.
ОСНОВНЫЕ РЕАКЦИИ CH4
хлорирование:
CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl
хлористый метил
CH3Cl + Cl2  CH2Cl2 + HCl
хлористый метилен
CH2Cl2 + Cl2  CHCl3 + HCl
хлороформ
CHCl3 + Cl2  CCl4 + HCl
четыреххлор-ый углерод
нитрование (действие рз. HNO3)
нитропарафины
окисление:
CH4 + O2 CH3OH
метанол
CH4 + O2 HCOH + H2O
формальдегид
крекинг:
CH4  C + 2H2 (t=10000C, без O2) сажа
2CH4  C2H2 + 3H2 (t=15000C)
ацетилен
конверсия (получение синтез-газа CO+H2):
CH4 + H2O  CO + 3H2
синтез-газ
CH4 + 2H2O  CO2 + 4H2
синтез-газ
ХАРАКТЕРИСТИКА НЕФТИ
Нефть – это смесь у/в различного состава или, это раствор
газообразных и твердых веществ в жидкости ( с физической
точки зрения). С учетом ассоциативных сил взаимодействия
групп веществ – нефть рассматривают как нефтяную
дисперсную систему (НДС)
Групповой химический состав нефти: парафины, нафтены,
ароматика, смолистоасфальтеновые вещества (САВ).
Элементный состав нефти:
углерод 83-87%,
водород 12-14%,
сера 1-2%, кислород, азот,
почти нет минеральных примесей
СОСТАВ НЕФТИ




Состав нефти (технический):
мальтены (легкие фракции, растворяющиеся в
петролейном эфире)
асфальтены
(растворимы в бензоле)
карбены
(растворимы в хинолине)
карбоиды (нерастворимы ни в чем)
Мальтены и асфальтены содержаться в природной нефти, а
карбены и карбоиды являются продуктами термической
деструкции у/в сырья в технологических условиях.
ФРАКЦИОННЫЙ СОСТАВ НЕФТИ
Нефть легко разделяется на фракции по температурам кипения.
При этом не происходит разрушения углеводородов, по крайней
мере при атмосферном давлении.
Фракции нефти:
a.
бензиновая
tкип<2000C
b.
лигроиновая
tкип=150-2000C
c.
керосиновая
tкип=180-3000C
d.
газойлевая tкип=250-3500C
Остаток атмосферной перегонки нефти – мазут. Далее мазут
подвергают вакуумной перегонке. Фракции мазута различаются по
вязкости. Остаток после перегонки мазута – гудрон.
ГРУППОВОЙ СОСТАВ НЕФТИ


Алканы СnH2n+2 составляют значительную часть нефти и
попутного газа. Выделены алканы от CH4 до С33H68.
Циклоалканы (нафтены) СnH2n составляют большую часть
нефти.
R
R’
R
R’
моноциклические

Арены от 15%-50%
R
R’
полициклические
По мере увеличения tкип. фракции в остаток
накапливается большое количество
многоядерных циклоалкановых и ареновых
структур.
Они могут взаимодействовать друг с другом,
давая гибридные соединения.
ГЕТЕРОАТОМЫ НЕФТИ
S (0,1-4% масс.) входит в состав нефти в виде
элементарной серы, H2S, меркаптанов, сульфидов,
тиофенов.
o N (0,02-0,6% масс.)входит в состав нефти в виде
гетероциклов или ароматического амина (пиридин, анилин,
пиррол).
o O (1-2% масс.)входит в состав нефти в различных
функциональных группах (кислоты, спирты, кетоны, эфиры).
o Смолистоасфальтеновые вещества (САВ)
o
дисперсионная среда (нефть)
переходная зона
смолистые вещества
асфальтены (ядро)
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА НЕФТИ
В основу российской классификации нефти положены
следующие показатели:





общее содержание серы;
содержание парафина;
выход светлых фракций (выкипающих до t=3500C);
содержание базовых масел;
индекс вязкости базовых масел.
СОДЕРЖАНИЕ СЕРЫ И ПАРАФИНОВ
1. Содержание серы определяется путем сжигания навески в
кварцевой трубке и улавливания газообразных продуктов.
По содержанию серы нефти делят на 3 типа:
I – ≤0,5%
малосернистые нефти
II – 0,51-2,0%
сернистые нефти
III – >2,0%
высокосернистые нефти
2. Содержание парафина определяют путем его осаждения
или экстракции селективными растворителями.
По содержанию парафина нефти делят на 3 вида:
П1 – ≤1,5%
П2 –1,51-6,0
П3 – >6,0
низкопарафинистые нефти
среднепарафинистые нефти
высокопарафинистые нефти
ВЫХОД СВЕТЛЫХ ФРАКЦИЙ
Выход светлых фракций определяют в виде массовой доли по кривой
истинной температуры кипения (ИТК).
Кривая ИТК строится на основе
экспериментальных данных: при
разгонки нефти отбираются 100С или
3% фракции.
Выход фракции 250-3500С по ИТК:
ω=44-26=18% (масс.)
Фракция с вязкостью 12,5 мм2/с будет
иметь выход:
ω=55-44=11% (масс.)
Считая, что выход всех предыдущих
Рисунок - Связь ИТК и вязкости при 500С
фракций (до первой масляной
(ν50) с выходом фракций
составил 44%)
СОДЕРЖАНИЕ БАЗОВЫХ МАСЕЛ
Содержание базовых масел – определяется с помощью кривой
ИТК. В данном случае основным показателем отбираемых фракций
является вязкость.
По потенциальному содержанию базовых масел нефти делят на 4
группы:
Выход: на нефть
на мазут (>350)
М1 – >25%
>45,0
М2 – 15-24,9%
>45,0
М3 – 15-24,9%
30,0-44,9
М4 – <15%
<30,0
Выход базовых масел и индекс вязкости являются важной
характеристикой нефти, служащей сырьем для получения масел.
ИНДЕКС ВЯЗКОСТИ
Индекс вязкости базовых масел (безразмерный) –
характеризует изменение вязкости при нагревании жидкости
при стандартных температурах (как правило, 500С и 1000С).
чем меньше изменяется индекс вязкости при изменении
температуры, тем качественнее нефть.
По индексу вязкости нефти делят на 4 подгруппы:
И1 – >95
И2 – 90-95%
И3 – 85-89,9%
И4 – <85%
КЛАССИФИКАЦИЯ НЕФТЕЙ
1) Генетическая классификация (по соотношению остатков высших и
низших растений в составе нефти)
 сапропелито-гумитовые нефти
 сапропелевые
 гумито-сапропелевые
2) Классификация по групповому составу
 парафиновые
 парафино-нафтеновые
 нафтеновые
 парафино-нафтено-арматические
 нафтено-ароматические
 ароматические
ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ
КЛАССИФИКАЦИИ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ
3) Технологическая классификация (по основным технологическим
показателям)
Например, нефть марки IIТ1М2И1П2 - это
нефть сернистая (0,51-2,0%) с высоким выходом светлых
фракций (>55%), средним содержанием масел (15-25%) и
парафина (1,5-6,0%) и высоким значением индекса вязкости
(>95)  при переработки этой нефти необходимо удалять серу,
депарафинизировать, переработывать нефть по моторному
варианту, затем выделять масла в соответствии с индексом
вязкости.